автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.05, диссертация на тему:Цифровые методы и средства контроля показателей качества электроэнергии

ВВЕДЕНИЕ.'.:.

Глава I. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ. МЕТОДЫ И СРБЩСТВА КОНТРОЛЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ . <

1.1. Анализ влияния показателей качества электроэнергии на технические характеристики различных потребителей электроэнергии

1.2. Методы и средства контроля показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения

1.2.1. Анализ известных методов и средств контроля показателей качества электроэнергии . . . ;

1.2.2. Исследование перспективных направлений построения средств контроля показателей качества электроэнергии. ••••••.••••••.•••••

1.3; Основные направления исследований в области аналого-цифровой обработки сигналов

1.4. Постановка задачи исследований

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.3<

Глава 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА СРВДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ОСНОВАННЫХ НА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКЕ СИГНАЛОВ

2.1. Основные уравнения аналого-цифровой обработки сигналов. Критерии оценки и оптимизации цифровых измерительных приборов.

2.2. Оценки погрешностей дискретизации .:. 44 2.2.1. Временная оценка погрешности дискретизации. . ; . . 4Э 2¿2.2. Спектральная оценка погрешности дискретизации

2.3. Оценки динамических погрешностей

2.3.1. Оценка динамических погрешностей первого рода и погрешностей, обусловленных смещением точек дискретизации

2.3.2. Оценка динамических погрешностей второго рода

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

Глава 3. УНИФИЦИРОВАННЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

3.1. Методы и средства измерения показателей качества электроэнергии в цепях с синусоидальными сигналами.

3.1.1. Цифровые средства измерения показателей качества электроэнергии, основанные на обработке "выборочных" мгновенных значений сигналов

3.1.2. Цифровые средства измерения показателей качества электроэнергии, основанные на обработке кусочно-гармонических сигналов

3.2. Цифровые средства измерения показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения с несинусоидальными сигналами

3.3. Оценка погрешностей цифровых ваттметров . д

3.3.1. Погрешность дискретизации

3.3.2. Погрешность квантования при время-импульсном преобразовании.

3.3.3. Погрешность квантования при использовании частотно-импульсного и время-импульсного преобразователей аналог-код . . . <

3.3.4. Погрешность усреднения при использовании частотно-импульсного преобразователя ./

3.3.5. Суммарные методические погрешности.

-43.3.6. Динамическая погрешность второго рода измерения мощности.U

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.Щ

Глава 4. ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА НЕСИНУСОИДАЛЬНОСТИ И

КОЭФФИЦИЕНТА АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ.«

4.1. Разработка и анализ методов и принципов построения цифровых измерителей коэффициента несинусоидальности .«

4.2. Оценка погрешностей цифровых измерителей коэффициента несинусоидальности.<

4.3. Разработка и анализ принципов построения цифровых модулометров.\Ь\

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

Глава 5. РАЦИОНАЛЬНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УНИВЕРСАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ .<

5.1. Структурная схема универсального средства измерения показателей качества электроэнергии. . <

5.2. Оценка погрешностей универсального средства измерения показателей качества электроэнергии.

5.3. Экспериментальные исследования универсального средства измерения показателей качества электроэнергии.<

5.4. Основные пути повышения метрологических и технических характеристик универсальных средств измерения показателей качества электроэнергии. <

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.<

В отчетном докладе ЦК КПСС ХХУ1 съезду КПСС [ I ] указывается на необходимость всемерной экономии всех видов ресурсов и улучшения качества работы. Это указание нашло отражение и в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года" С 2 Л , где предусматривается дальнейшее повышение эффективности общественного производства, улучшение качества продукции, бережливое использование материальных ресурсов, сокращение различных потерь и ликвидация непроизводительных расходов. При этом наиболее остро стоит вопрос об экономном и эффективном использовании топливно-энергетических ресурсов. Это обусловлено тем, что они составляют все более весомую долю расходов в госбюджете страны.

Одним из перспективных путей экономии топливо-энергетических ресурсов, в частности сокращения потерь и непроизводительных расходов электроэнергии, является повышение ее качества, которое оказывает существенное влияние на экономические показатели и надежность работы энергетических систем, систем электроснабжения (СЭС) и электрооборудования промышленных предприятий. Учитывая это, а также все возрастающие масштабы потребления электрической энергии в СССР и, наряду с этим, увеличение числа и мощности электроприемников с толчковым, несимметричным режимом работы и нелинейными характеристиками, оказывающими отрицательное влияние на качество электроэнергии, проблема повышения вё качества становится для народного хозяйства страны все более актуальной [ 3 J . Основными направлениями решения этой проблемы являются: - дальнейшее развитие методов расчета показателей качества электроэнергии (ПКЭ) и оптимизация на их основе схемных и технических решений на стадии проектирования энергосистем и СЭС промытленных предприятий [ 4 + 7] ;

- контроль ПКЭ в процессе эксплуатации [4,5,7 + 9 ] ;

- поддержание ПКЭ на требуемом уровне за счет использования систем автоматического управления качеством электроэнергии [10+15].

Из этих трех направлений в настоящее время наиболее актуально второе [ 2 ] - совершенствование методов и средств контроля ПКЭ в процессе эксплуатации. Это объясняется следующими причинами:

- при расчетах ПКЭ используют целый ряд упрощающих допущений и поэтому при эксплуатации реальные ПКЭ могут существенно отличаться от расчетных [5, 7, 8] ;

- по качеству электроэнергии в процессе эксплуатации судят о ее приемлемости для потребителей (в том числе и о приемлемости тех или иных потребителей для данной СЭС)Г4.] ;

- по ПКЭ можно судить о техническом состоянии СЭС и отдельных элементов, входящих в их состав, то есть проводить диагностический контроль и прогнозирование [ 8 ] ;

- контроль ПКЭ обеспечивает получение исходной информации для построения и оптимального функционирования автоматических систем управления качеством электроэнергии, а также автоматизированных систем управления энергопотреблением Г10 + 15] ;

- при отсутствии контроля ПКЭ снижение технико-экономических показателей работы СЭС промышленных предприятий, транспорта и быта может оставаться незамеченным [ 4 ] •

Из выше сказанного следует, что контроль ПКЭ является одним из важнейших мероприятий в обеспечении высокой эффективности эксплуатации СЭС и электрооборудования и, кроме этого, совершенствование методов и средств контроля позволяет решать вопросы повышения надежности и ресурса СЭС.

Однако, сдерживающим фактором здесь является то, что построение даже современных цифровых средств измерения показателей качества электроэнергии (СИ ПКЭ), с помощью которых осуществляется контроль ПКЭ, во многом связано с "традициями" и установившимися принципами построения аналоговых электронных приборов, предназначенных для измерения аналогичных параметров, а также курсом на агрегатирование, который взят в электроприборостроении ещё в конце 60-х годов [16 ] . В то же время развитие современных автоматизированных систем учета и распределения электроэнергии, перспективных систем управления качеством электроэнергии, мощных частот-норегулируеыых приводов и автономных СЭС предъявляет качественно новые требования к метрологическим характеристикам СИ ПКЭ и их функциональным возможностям. При этом на первый план выдвигаются требования охвата инфранизкого и низкого диапазона частот (0,001 + 1000 Гц), повышения быстродействия (не более 1-2-х периодов информационного сигнала), точности ( < +0,2 + 0,5%) при любых формах информационных сигналов, высокой помехозащищенности, оперативности и достоверности контроля, сопряжения с ЭВМ, измерения и контроля параметров гармонических составляющих тока и напряжения при значительной несинусоидальности информационных сигналов (до 30%), автоматизации измерений и контроля;

Таким образом, учитывая ту огромную роль, которую оказывает качество электроэнергии на эксплуатационные и технические характеристики электрооборудования и СЭС, решение проблемы повышения качества электроэнергии неразрывно связано с исследованием и разработкой принципиально новых методов и принципов построения СИ ПКЭ, которые удовлетворяли бы основным требованиям, предъявляемым к ним перспективами развития электрооборудования и СЭС.

К основным из этих требований следует отнести:

- повышение точности, быстродействия, достоверности и помехозащищенности измерений ПКЭ;

- увеличение глубины и степени автоматизации контроля, растирение номенклатуры контролируемых параметров;

- наличие связи с ЭВМ;

- обеспечение максимальной унификации и стандартизации СИ ПКЭ;

- транспортабельность и пригодность СИ ПКЭ к работе в производственных условиях;

- удобство и простота эксплуатации;

- уменьшение объема подготовительных и регламентных работ.

В настоящее время имеется ряд работ [4, 5, 7, 15J , в которых в той или иной мере решены некоторые вопросы контроля качества электроэнергии и технического состояния СЭС. Однако по-прежнему остаются нерешенными, ряд вопросов, в частности, в области контроля таких показателей качества электроэнергии, как коэффициент несимметрии, коэффициент амплитудной модуляции, коэффициент неси-нусовдальности, коэффициент мощности, параметры гармонических составляющих напряжения и тока. Требуют дальнейшего развития методы контроля и других ПКЭ, например, активной и реактивной мощности, напряжения, тока и т.д. Следует также отметить, что для контроля ПКЭ используются преимущественно аналоговые приборы, затрудняющие или полностью исключающие возможность автоматизации процесса измерений и обработки измерительной информации на ЭВМ. Аналоговые приборы характеризуются (особенно при измерении сигналов сложной формы) большой погрешностью, нелинейностью шкалы, большим временем установления показаний, требуют участил в измерительном процессе оператора. Цифровые приборы, получающие все большее распространение и построенные с учетом последних достижений микроэлектроники, в наибольшей степени удовлетворяют сформулированным выше требованиям [17 ] • Поэтому в работе основное внимание уделяется разработке цифровых методов и СИ ПКЭ, обеспечивающих наиболее полный контроль ПКЭ.

-ш

В первой главе дана характеристика ПКЭ, рассмотрено их место и роль при оценке технического состояния энергосистем, СЭС и проведена оценка влияния ПКЭ на эксплуатационные и технические характеристики электрооборудования, входящего в состав различных систем. Приведен обзор известных методов и средств контроля ПКЭ. Здесь же проведен сравнительный анализ существующих СИ ПКЭ. Обоснована перспективность построения аппаратуры с использованием методов, основанных на цифровой обработке мгновенных значений сигналов. Определены основные направления исследований в области аналого-цифровой обработки сигналов (АЦОС).

Во второй главе дана классификация методов измерения различных электрических величин и рассмотрены основные уравнения АЦОС. На основании анализа этих уравнений получена обобщенная аналитическая модель реальной АЦОС, что позволило с единых позиций провести оценку некоторых составляющих суммарной погрешности, в частности, погрешности дискретизации и динамических погрешностей.

В третьей главе рассмотрены унифицированные методы и средства цифрового измерения ПКЭ, обеспечивающие возможность контроля широкой гаммы этих показателей (тока, напряжения, мощности, коэффициента мощности, фазового сдвига, несимметрии) как для синусоидальных, так и для несинусоидальных форм информационных сигналов, проведена оценка составляющих суммарной погрешности цифровых ваттметров и дана методика синтеза их основных узлов.

Четвертая глава посвящена измерению параметров, характеризующих форму электрических сигналов: коэффициента несинусоидальности и коэффициента амплитудной модуляции. Проведен анализ и предложены алгоритмы для построения цифровых средств измерения (СИ) нелинейных искажений, а также дана оценка погрешностей алгоритмов измерения коэффициента несинусоидальности с целью оптимального синтеза узлов аппаратуры. Дан анализ методов и принципов построения СИ амплитудной модуляции. При этом особое внимание обращено на повышение помехозащищенности и быстродействия. Рассмотрено наиболее помехозащшценное СИ амплитудной модуляции - цифровой модуло-метр, в основе которого лежит накопительный метод измерения коэффициента амплитудной модуляции.

В пятой главе рассмотрен один из вариантов построения универсального СИ ПКЭ, предназначенного для измерения и контроля широкой гаммы ПКЭ. Приведена структурная схема универсального СИ ПКЭ и дано описание его работы, изложены результаты исследований по оценке его погрешностей, приводятся результаты экспериментальных исследований и метрологические характеристики универсального СИ ПКЭ.

В заключении формулируются выводы и основные положения диссертации, приводятся практические рекомендации по использованию полученных результатов. Работа содержит акт о внедрении результатов работы в системах контроля, список использованной литературы.

Основными результатами, выносимыми на защиту, являются следующие:

- временная и спектральная оценки погрешностей АЦОС;

- оценка динамических погрешностей 1-го и 2-го рода цифровых СИ, основанных на цифровой обработке мгновенных значений сигналов;

- унифицированные методы и средства цифрового измерения широкой гаммы ПКЭ;

- цифровые методы и средства измерения коэффициента амплитудной модуляции, коэффициента несинусоидальности, характеризующих техническое состояние СЭС;

- методика анализа и оптимального синтеза основных характеристик предложенных средств измерения по критерию минимума суммарной погрешности;

- методика анализа и синтеза универсального СИ ПКЭ, предназначенного для измерения и контроля широкой гаммы ПКЭ;

- рекомендации по применению предложенных методов и средств измерения для контроля качества электроэнергии и для дальнейшего повышения эксплуатационных характеристик электрооборудования и СЭС, а также оценки отдельных из этих характеристик при внедрении предложенных методов и средств.

Результаты проведенных исследований использованы в НИР и ОКР, выполняемых в интересах ВНИИЭМ, ИО ВНИИЭМ, Производственного объединения "Завод имени Владимира Ильича" и других предприятий промышленности.

Материалы исследований включены в 4 отчета по НИР и ОКР и опубликованы в 2 статьях. По материалам исследований получено 2 авторских свидетельства и ? положительных решений Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

Описанное в главе универсальное СИ ПКЭ, реализующее метод цифровой обработки мгновенных Означений сигналов, позволяет существенно расширить класс решаемых аадач, возникающих при исследованиях в СЭС, охватить инфранизкий диапазон частот, резко повысить быстродействие, проводить измерение параметров высших гармоник, повысить точность измерений за счет уменьшения методической погрешности, вносимой несинусоидальностью исследуемых сигналов, и погрешности, обусловленной помехами в них.

Проведена оценка погрешностей универсального СИ ПКЭ по методике и с использованием результатов, полученных во второй главе. При этом имеет место хорошая сопоставимость экспериментальных и расчетных данных.

-176В то же время экспериментальные исследования показали, что точность такого СИ ПКЭ при измерении ряда ПКЭ и при сложных формах входных сигналов находится на уровне лучших образцов приборов, предназначенных для измерения таких сигналов, например, вольтметр В7-23, и выпускаемых серийно отечественной промышленностью. Однако, анализ схемотехнических решений и экспериментальные исследования СИ ПКЭ показали, что его реализация на базе микросхем средней степени интеграции имеет ряд недостатков, таких, как наличие инструментальной погрешности, обусловленной ограниченностью разрядной сетки АУ, что снижает точность и возможность измерений сигналов с малым уровнем, узкий динамический диапазон, высокая сложность аппаратурной реализации и др.

В связи с этим определены пути повышения метрологических и технических характеристик универсальных СИ ПКЭ, основным из которых является использование микропроцессоров в качестве устройств для обработки информации (а не только в качестве устройств управления).

В этом случае можно существенно повысить быстродействие и точность измерений, снизить габариты и потребляемую мощность, достичь максимальной унификации.

Экспериментальные исследования, проведенные для различных форм входных сигналов, на макете универсального СИ ПКЭ, выполненного на микропроцессорах 589-ой серии, подтвердили перспективность выбранного направления.

ЗАКШОЧЕНИЕ

В итоге проведеншх в данной работе исследований решена задача повышения качества электроэнергии за счет оперативного контроля широкой гаммы ПКЭ на основе совершенствования методов и средств измерения ПКЭ. При этом основное внимание в работе уделено исследованию представляющих особый интерес теоретических и прикладных вопросов аналого-цифровой обработки мгновенных значений сигналов и разработке на этой основе перспективных цифровых средств измерения отдельных ПКЭ и универсальных СИ ПКЭ для диапазона низких и инфра-низких частот и обеспечивающих возможность создания различных АСУ для контроля и управления ПКЭ СЭС. К основным теоретическим и практическим результатам и выводам, полученным в работе, относятся:

1. Проведен обзор состояния вопроса по методам и средствам контроля ПКЭ и сформулированы требования к ним, вытекающие из тенденций развития электрооборудования и СЭС. Обоснована перспективность методов измерения, основанных на цифровой обработке мгновенных значений сигналов, и сформулированы основные направления исследований в области аналого-цифровой обработки сигналов, без проведения которых не может быть в полной мере решена проблема разработки и оптимизации средств АДОС.

2. Проведена классификация методов измерения различных электрических величин и показано, что практически все они могут быть сведены к ряду основных алгоритмов АЦОС, которые в свою очередь могут быть описаны с помощью предложенной в работе математической модели АЦОС. Эта модель позволяет с единых позиций провести анализ всех основных составляющих суммарной погрешности АДОС в обобщенном виде. Так, с использованием этой модели получены обобщенные оценки погрешностей дискретизации и динамических погрешностей 1-го и 2-го рода, т.е. тех составляющих, которые в АЦОС являются наименее исследованными.

Для погрешности дискретизации разработаны две оценки - временная и частотная. Каждая из них имеет свои преимущества и используется в зависимости от априорной информации о характеристиках исследуемых сигналов.

Оценки динамических погрешностей 1-го и 2-го рода охватывают все методы аналого-цифрового преобразования и, в отличие от известных оценок, учитывают трансформацию погрешности в результате цифровой обработки по рассмотренным в работе алгоритмам. Полученные результаты имеют значительно более общий характер, чем известные. А некоторые известные частные случаи совпадают с теми, которые получаются из результатов работы. Из общих оценок получены оценки математического ожидания и дисперсии динамических погрешностей 1-го рода для основных (первичных) алгоритмов.

Все это дает в руки разработчика аппарат не только для анализа, но и для оптимального синтеза параметров, разрабатываемых СИ ПКЭ, либо по критерию максимальной точности, либо по критерию минимума аппаратурных затрат при заданной точности.

3. Для аналого-цифровой обработки двумерных сигналов, вопросы оценки погрешностей которой наименее решены, на примере цифровых ваттметров, рассмотрены оценки основных составляющих суммарной методической погрешности при двух сочетаниях преобразователей аналог-код (время-импульсный (ЕИП) и частотно-импульсный (ЧИП)). Полученные выражения для оценки суммарной погрешности при известном характере убывания амплитуд высших гармоник тока и напряжения позволяют проводить оптимальный синтез узлов таких ваттметров при заданной точности измерения. На конкретных примерах рассмотрено использование полученных соотношений для оптимизации числа точек отсчета и выбора оптимальной частоты генератора образцовой частоты для ВИП и максимальной частоты для ЧИП.

4. При измерениях и контроле в современных и перспективных СЭС необходимо получение, при сложной форме входных сигналов и в широком диапазоне частот j =0,1 + 1000 Гц, объективной и достоверной информации о многочисленных ПКЭ. Для этого диапазона частот (особенно при частоте исследуемых сигналов £ < 20 Гц) соответствующая измерительная аппаратура, выпускаемая отечественной промышленностью, практически отсутствует, что объясняется прежде всего большими трудностями при создании функциональных преобразователей СИ для измерений всей гаммы ПКЭ. В то же время, учитывая современное состояние принципов построения цифровых СИ (для каждой измеряемой величины свой функциональный преобразователь), разработка СИ для измерения всей гаммы ПКЭ может привести к многономенклатурности приборов, неоправданным затратам и создаст серьезные трудности для их метрологического обеспечения. Поэтому решение такого рода задачи традиционными методами не представляется возможным. Одним из возможных путей решения этой задачи является разработка универсальных СИ ПКЭ с использованием методов, основанных на цифровой обработке сигналов.

В связи с этим рассмотрены унифицированные методы и средства измерения ПКЭ,таких,как среднеквадратические, средние и амплитудные значения тока и напряжения, активная, реактивная и полная мощность, коэффициент мощности, фазовый сдвиг, коэффициент несимметрии, параметры гармонических составляющих в цепях с синусоидальными и несинусоидальными сигналами.

Известно, что в качестве одного из возможных направлений разработки универсальных СИ ПКЭ при измерениях в цепях с синусоидальными сигналами возможно использование метода измерения ПКЭ по "выборочным" мгновенным значениям сигналов. Однако такие СИ ПКЭ при достаточно простой аппаратурной реализации обладают низкой помехозащищенностью.

Повысить помехозащищенность измерений ПКЭ позволяет предложенный в работе метод преобразования, основанный на интегральной обработке кусочно-гармонических сигналов. Этот метод может быть реализован как в аналоговой, так и в цифровой форме и обеспечивает возможность построения на единой методологической основе цифровых СИ ПКЭ, обладающих хорошей помехозащищенностью и широкими функциональными возможностями. При построении СИ ПКЭ для измерений в цепях с синусоидальными сигналами этот метод в настоящее время имеет наибольшую перспективность.

Исходя из анализа основных алгоритмов, приведенных в работе, предложены алгоритмы для измерения ПКЭ в цепях с синусоидальными и несинусоидальными сигналами.

Анализ общеизвестных алгоритмов измерения коэффициента несинусоидальности показал, что их реализация с использованием методов, основанных на цифровой обработке мгновенных значений сигналов, не позволяет достичь приемлемой точности измерений при разумных аппаратурных затратах, так как все операции (возведение в квадрат, извлечение квадратного корня, деление) производятся с большими числами, и устранить методическую погрешность. Поэтому в работе предложены более точные алгоритмы измерения коэффициента несинусоидальности и проведена оценка их погрешности, что позволило провести оптимизацию узлов разрабатываемой аппаратуры при заданной точности.

Измерение коэффициента амплитудной модуляции, особенно в диапазоне низких и инфранизких частот при наличии помех, представляет серьезные технические трудности. В связи с этим разработан накопительный метод измерения коэффициента амплитудной модуляции и структурная схема цифрового модулометра, реализующего этот метод. В результате усреднения измеряемого сигнала за период огибающей повышена точность и помехозащищенность измерения коэффициента амплитудной модуляции.

Высокая степень унификации рассмотренных методов вытекает прежде всего из того, что для измерения различных ПКЭ используются однотипные узлы, такие, как компараторы, дискретизаторы сигналов, аналого-цифровые преобразователи, запоминающие устройства и устройства управления и индикации, а различия состоят только в алгоритмах работы вычислительного устройства.

Поэтому использование рассмотренных методов измерения при создании универсальных СИ ПКЭ для указанного выше диапазона частот наиболее целесообразно.

5. На основании анализа алгоритмов унифицированных методов измерения отдельных ПКЭ проведено обоснование и разработка структурной схемы универсального СИ ПКЭ, предназначенного для измерения широкой гаммы ПКЭ.

Принцип действия прибора основан на измерении массива мгновенных значений тока и напряжения за период исследуемых сигналов с последующей их обработкой в цифровом логико-вычислительном устройстве. Это обеспечивает повышенную достоверность информации по всей совокупности ПКЭ, так как информация обо всех параметрах получается по однЬй выборке мгновенных значений исследуемых сигналов за период.

Применение такого рода СИ позволяет существенно расширить класс решаемых задач, возникающих при исследованиях в СЭС, охватить ин-франизкий диапазон частот, резко повысить быстродействие, проводить измерение параметров высших гармоник, повысить точность измерений за счет уменьшения методической погрешности, вносимой несинусоидальностью исследуемых сигналов, и погрешности, обусловленной помехами в них.

Проведена оценка погрешностей универсального СИ ПКЭ по методике и с использованием результатов, полученных в работе. При этом получена хорошая сопоставимость экспериментальных и расчетных данных.

Однако реализация универсальных СИ ПКЭ на базе микросхем средней степени интеграции имеет ряд недостатков, обусловленных прежде всего сложностью аппаратурной реализации (около 2000 шт. микросхем и др. п/п приборов при однофазном исполнении прибора).

В связи с этим определены пути повышения метрологических и технических характеристик универсальных СИ ПКЭ, основным из которых является использование микропроцессоров в качестве устройств для обработки информации (а не только в качестве устройств управления) .

В этом случае можно существенно повысить быстродействие и точность измерений, снизить габариты и потребляемую мощность, достичь максимальной унификации.

Проведенная экспериментально проверка предложенных алгоритмов аналого-цифровой обработки сигналов для измерения ПКЭ, послужила основой для разработки СИ ПКЭ на микропроцессорах. При этом экспериментальные исследования, проведенные для различных форм входных сигналов, на макете универсального СИ ПКЭ, выполненного на микропроцессорах 589-ой серии, подтвердили перспективность выбранного направления.Были получены вполне удовлетварительные результаты по быстродействию, точности и охвату инфранизкого диапазона частот, вплоть до £ = 0,01 Гц (время измерения составляет (2,5Т + 10мс), где Т - период информационного сигнала).

Отдельные результаты проведенных исследований опубликованы в печати (2 научных статьи), по ним получено 5 авторских свидетельств и положительных решений. Материалы исследований используются в выполненных и выполняемых при участиии автора НИР и ОКР (2 отчета по НИР, 2 отчета по ОКР) в интересах ВНИИЭМ, ИО ВНИИЭМ, Производственного объединения "Завод имени Владимира Ильича" и др. промышленных предприятий. Полученные результаты внедрены во ВНИИЭМ, что подтверждается"актом о внедрении.

В свете мероприятий по дальнейшему совершенствованию контроля ПКЭ, автоматизации и глубине исследований СЭС, полученные результаты могут быть использованы:

- при составлении и обосновании ТЗ на разработку ИИС и АСУ контроля ПКЭ;

- при проектировании и разработке СИ отдельных ПКЭ, основанных на аналого-цифровой обработке сигналов;

- при проектировании и разработке СИ отдельных ПКЭ и универсальных СИ ПКЭ на микропроцессорах;

- по осуществлению мероприятий по метрологическому обеспечению разрабатываемых СИ ПКЭ.

Практическая полезность полученных результатов подтверждается имеющимся внедрением их при создании комплексной информационно-измерительной системы (КИИС) для моделирующего стенда систем электродвижения (ВНЙИЭМ).

1. Жежеленко И;В. Показатели качества электроэнергии на промышленных предприятиях.- М.: Энергия, 1977; 128 с.

2. Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий.- М;: Энергия, 1973. 584 с.

3. Баркан Я;Д. Автоматизация регулирования напряжения в распределительных сетях. М.: Энергия, 1971. - 232 с.

4. Мельников Н.А., Соддаткина л.А. Регулирование напряжения в электрических сетях; М.: Энергия, 1968. - 152 с.

5. Карпов Ф.Ф», Солдаткина Л.А; Регулирование напряжения в электросетях промышленных предприятий*- М.: Энергия, 1970."- 224 с;

6. Певзнер Г.С., Цветков Э.Й., Цодиков М.Б; Агрегатирование в электроприборостроении, М.: Энергия, 1981. - 176 с.

7. Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства. М;: Высшая школа, 1981. - 335 с.

8. Веников В.А., Либкинд М.СХ, Константинов Б;А; Народно-хозяйственное значение повышения качества электроэнергии. Электричество, 1974, JS.II, с. 1-4.

9. ГОСТ 13109 67. Нормы качества электрической энергии у её приемников, присоединенных к.электрическим сетям общего назначения. - Переиздат. Август, 1979. - 7с.

10. Тайц А.А. Электроснабжение металлургических заводов^- М.: Металлургия, 1967. 288 с.

11. Константинов Б.А., Багиев Г.А., Воскобойников Д.М. Экономика качества электрической энергии в промышленности; Рига: Латв; республиканский ИНГИ, 1975. - 65 с.

12. Федосенко Р.Я. Надежность электроснабжения и электрические на. грузки. М.:, Энергия, 1X7; - 160 с;

13. Райцельский Л.А. К вопросу о нормировании освещенности промышленных предприятий с учетом минимальной стоимости продукции.

14. Светотехника, .1964, №10, с. 14-18,

15. Труханов A.A. Об экономических основах нормирования искусственного освещения.промышленных предприятий; Светотехника, 1958, № 7, с. 1-8.

16. Электрическое,освещение производственных.и гражданских.зданий/ Н.В. Волоцкой, Г.М. .Кнорринг, М.С. Рябов, А.С.Шайкевич.- М.:1. Энергия, 1964. 768 с.

17. Шайкевич A.C.О методике экономической оценки помышленного освещения, по зрительной работоспособности. Светотехника, 1966, Jfö, с.3-6. . .

18. Архипов Н.К. Режимы напряжения в электрических распределитель-.ных сетях; -М.: Изд-во ВЗЭИ, 1964. 131 с.

19. Основы повышения качества,электрической энергии в промышленности/ Б.А. Константинов, Г.А. Багиев, Д.М. Воскобойников и др. Рига: Латв. республ. ИНТИ, 1972, 63 с.

20. Коваленко Повышение качества электроэнергии в. электрических сетях электротермических цехов.: Автореф. Дис;;;. канд. техн. наук.- Киев, 1975. 26 с.

21. Константинов Б.А. Влияние качества напряжения на работу промышленных установок. Промышленная энергетика, 1963, № 4, с.14-17.

22. Регулирование напряжения в электрических сетях: Сб.докладов. -М.: Энергия, 1968.- 606 с.

23. Вагин Г.Я-. Исследование колебаний напряжения в сварочных сетях и их влияние на качество электросварки. В кн.: Повышение качества электрической энергии в распределительных сетях.-Киев, Ин-т электродинамики.АН УССР, 1974, с.31-34.

24. Церазов А.Л., Якименко Н.И. Исследование влияния несимметрии и несинусоидальности напряжения на работу асинхронных двигателей. В кн.: Информационные материалы ВБИИЭ, 1973, вып. 70, с.121.

25. Рябов М.С., Циперман Л.А. Электрическая часть осветительных установок. М.: Энергия, 1966.- 360 с;

26. Гаинцев Ю.В. Добавочные потери в асинхронных двигателях.-М. :

27. Энергоиздат, 1981. ^ 184 с.

28. Геллер Б., Гамата В. Высшие гармоники в асинхронных машинах/

29. Пер. с англ. под ред. З.Г. Каганова. -М.: Энергия, I98I.-352 с.

30. Жежеленко И.В. Снижение уровней.гармоник в системах электроснабжения, металлургических заводов. Промышленная энергетика,1972,1. Л 2, с. 32-35. .

31. Милях А.Н., Шидловский А.К., Кузнецов В.Г. Схемы симметрирования однофазных нагрузок в трехфазных сетях.- Киев: Наукова думка, 1973. 219.с.

32. Вольдек А.И. Электрические машины. М-Л., Энергия, Л966. -782 с.

33. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Т.1.-Л.: Энергия, 1972.- 544 с.

34. Шидловский А.К., Кузнецов В.Г. Повышение качества электрической энергии в распределительных сетях с несимметричными нагрузками. -Проблемы технической электродинамики, вып.59. Киев: Науковадумка, 1976, с.3-14.

35. Климов В.Ф1 Длительная мощность асинхронного двигателя при асим-. метрии напряжений. Труды МИИТ, еып;114, 1959, с. 34-47.

36. НорогсЛа-гоп ша Тгаг^огтайоъеп. 1600 кУА,- Ет ВеНга^ <967 , 2^5,$. №+¡72.

37. Мельников Н;А. Электрические сети и системы,- М.: Энергия, 1969;. 456 с.

38. Мельников Н.А., Тимофеев Д.В., Вайнштейн Л.М. Симметрирование режимов работы электрических систем! Электричество, 1966,№ 2, с;б-П;

39. ИгесНаКег И1гКагс1. ргиада п.а иси-т^А а на реаоитёлгко^о&вёга. егсег^е. Е£е&1го1.£е.Н|гг.оЪъ., 1969, 58, №7, 0.Ы.

40. Лурье Л. СЛажущаяся мощность трехфазной системы. Электричество, 1951, № I, с;47-53.59; Тамазов Л.И. Несимметрия токов и.напряжений;.вызываемая одно. фазными тяговыми нагрузками. М;: Транспорт; 1965.- 235 с.

41. ЕпяХуеЫса., Ш, МА , р. 175-ЧВ1.

42. Анисимов Я.Ф. Особенности применения полупроводниковых преобразователей в судовых электроустановках: Л.: Судостроение, 1973. - 232 с.

43. Мухоморов Е.А., Розов С.С;, Славинский А.Г. Режим работы устройств релейной защиты тяговых сетей переменного тока. Элек-190-.трические сети и системы, вып. 3,1967, с.64-67.

44. Гончаров Ю.П., Данилевич О.И.,' Клепиков В.Б. Работа автономного инвертора на несимметричную нагрузку. Вестник Харьковского политехнического института, 1966, №10, с¿42-50.

45. Зотов В.И. Влияние поперечной несимметрии на предел статической устойчивости простейшей электрической системы; Известия вузов, Энергетика, 1966, №1, с.1-8.

46. Дидидзе М.С. Влияние не симметрии и несинусоидальности линейных напряжений на точность показаний некоторых измерительных приборов в симметричных трехфазных сетях. Труды Грузинского политехнического, института, 1967, № 2{П4), с. I4I-I5I.

47. Самойлов Г.П., Скотин В.А. Промышленные телевизоры и их ремонт.-М.: Связь, 1974. 480 с.

48. Зыкин Ф.А., Карпов И'.О. Измерение мощности в системе электроснабжения переменно-^периодических нагрузок. Изв.ВУЗОВ,Минск:

49. Энергетика БПИ, 1982, № 3, с.26-30.

50. Кучумов Л.А., Спиридонова Л.В. Некоторые проблемы измерения и учета электрической энергии/ Выступление по статье Ф.А. Зыкина/.

51. Промышленная энергетика, 1979, № I, с.49-51.

52. Ffe.icK.teC. 3*i^u.ence о{ eßectile powe1?: c^itcttity ort oi/imic сАеаЦп. and weapor\ sintern e||ee.ttoaesö. Powe^ Covui ßpe-clatÄlstg

53. Баркан Я.Д., Маркушевич Н.С. Использование статистической информации о качестве напряжения в электрических сетях. М.:1. Энергия, 1972.- 119 с.

54. Арайс Р.Ж., Сталтманис И.О. Испытания и измерения в электросетях 0,4 20 kB. - М.: Энергия, 1979. - 104 с. .

55. Кизилов В.У. Аналоговые измерительные преобразователи мощности. Измерения, .контроль, автоматизация, 1976, №1 (5), с.8-14.

56. Бенин В.Л., Кизилов В.У. Статические измерительные. преобразо-. ватели электрической мощности. М.: Энергия, 1972 , 96 с.

57. Галахова О.П., Колтик Е.Д., Кравченко С; А. Основы фазометрии. -Л.: Энергия, 1976; 256 с.

58. Богомолов Б.Н. Устройства с датчиками Холла и датчиками магни-тосопротивления; М.: ГЭИ, 1961. - 79 с.

59. Справочник по электроизмерительным приборам; Под ред. К.К;Илю-нина. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: Энергия, 1977, - 832 с.

60. Жежеленко И.В; Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. м;: Энергия, 1974; - 184 с;

61. Памфилов Р.К. Измерение несимметрии многофазной системы напряжений. Электричество, 1966, № I, с; 47-50.

62. Фабрикант В.Л. Фильтры симметричных составляющих. М.-Л.: ГЭИ, . 1962. - 424 с.

63. Ароян Ш;А., Хечумян К.К. Влияние высших гармоник на работу фильтров симметричных составляющих. Промышленная энергетика, 1975, Я 10, с.15-17.

64. A.C. 377705 (СССР). Устройство для измерения несимметрии режима многофазной сети / А.К.Шидловский, А.Д.Музыченко, В.Ф. Буденный, А.В.Долганцев. Опубл. в Б.И., 1973, № 18;

65. A.C. 282526-(СССР). Способ измерения симметричных составляющих токов обратной (прямой) последовательности чередования фаз/ И.В.Карпов, С.П.Борисов, С.В.Баранецкий. Опубл. в Б.И., 1970, .№30.

66. A.C. 230302 (СССР). Устройство для измерения несимметрии много. фазных напряжений / Р.К.Памфилов. Опубл. в Б.И., 1969, № 34.

67. A.C. I5555I (СССР). Способ измерения несимметрии напряжений и. устройство для его осуществления / Р.К.Памфилов.-Опубл. в Б.И.,-1931963, № 13.

68. AjС.374557 (СССР). Способ измерения симметричных составляющих многофазной системы переменных напряжений / Р.П. Карташов, Б.Е.Пьяных, A.B. Яблоков, И;М; Петрузов; Опубл. в Б;И;,1973, № 15.

69. Мельников И.А., Тимофеев Д.В. Приближенное определение несимметрии режима. Промышленная энергетика, 1972, № 4, с.35-38.'

70. Шидловский А.К., Музыченко А.Д. Таблицы симметричных составляю. щих; Киев: Наукова думка, 1976; - 201 с.

71. Oi Бокотей А.Г. Номограммы для определения мгновенных значений симметричных составляющих уравновешенной трехфазной системы. -В кн.: Исследования по механизации.и электрификации сельского . хозяйства. Киев: Урожай, 1969, с.181-186.

72. Иванов И.И. Построение номограммы для определения коэффициента несимметрии уравновешенных трехфазных систем. Сб. работ по вопросам электромеханики, М.-Л., 1963, вып.Ю, с.112-119.

73. Милях А.Н., Шидловский А.К., Музыченко А.Д. Применение графических построений для анализа схем симметрирования. .- Изв. АН УССР, серия Энергетика и транспорт, 1967, № 3, с.52-59.

74. Таубе Б.С., Шапиро Е.З. Цифровые приборы для измерения основ. ных электрических величин. М.: Машиностроение, 1975. - 328 с.

75. Гитис Э.И., Пискулов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи. -. М.: Энергоиздат, 1981. 360 с.

76. Смеляков-В.В. Цифровая измерительная.аппаратура инфранизких частот. М.: Энергия, 1975. - 168 с.. -ж-. .107; Техническая информация. ОАБ.148.121. Интегральные и гибридные микросхемы для устройств ввода-вывода инфрмации микро-УЕМ. -М.: ВНИИЭМ, 1981.

77. Универсальные цифровые электроизмерительные приборы. Современное состояние и перспективы развития / В.Ф.Бахмутский, А.А.Вдо-виченко, Н.И.Гореликов и др. Приборы и системы управления, 1973, № 2, с: 14-18.

78. Темников Ф.Е., Афонин В.А., Дмитриев В.И. Теоретические основы информационной техники. М.: Энергия, 1979. - 512 с.

79. Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М.: ГЭИ, 1961. - 376 с.

80. Хлистунов В.Н. Основы цифровой электроизмерительной техники. -М. Л.: Энергия, 1966. - 345 с.

81. Островский Л.А; Основы общей теории электроизмерительных устройств. -Л.: Энергия, 1971. 544 с.

82. ИЗ. Прянишников В.А. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока. Л.: Энергия, 1976. - 224 с.114¿ Ефимов В.М. Квантование по времени при измерении и контроле. -. М., Энергия, 1969. 88 с.

83. Технический отчет. ОАГ. 129.107. Наладка и испытание КИИС на . стенде СЭД-250. М.: ВНИИЭМ, 1982. .

84. Электрические измерения. Общий курс . /Под ред. А.В.Фремке.-. Л.: Энергия, 1973. 624 с. .

85. Арутюнов В.О. Электрические измерительные приборы и измерения. М.-Л.: ГЭИ, 1958. 63i с.

86. Куликовский Л.Ф. Автоматические информационно-измерительныеприборы. М.i-Энергия, 1971.,- 424 с. .

87. Бронштейн И.Н., Семендяев K.A. Справочник по математике. М.: Наука, I967.-608 с.

88. Бахвалов Н.С. Численные методы, том I. М.: Наука, 1973, 632 с.

89. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления, том 2. М.: Наука, 1969, - 800 с.

90. Корн Г.К., Корн Т.К. Справочник по математике. М.: Наука, 1973. - 832 с.

91. Янке Е., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции (Формулы, таблицы, графики). М.: Наука, 1964. - 344 с.

92. Чинков В.Н., Войтенков В.Г., Кравченко С.А., Фокин В.В. Способ измерения фазовых сдвигов. Заявка на предполагаемое изобретение № 3288540. Решение о выдаче авторского свидетельства от 27.07.82 г.

93. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. М.: Энергия, 1978. -592 с.

94. A.C. 976403 (СССР) Цифровой измеритель симметричных составляющих трехфазной сети. М.Я'.Минц, В.Н.Чинков, 0.Г .Гриб, В. В. Фокин В.И.Анохин. Опубл. в Б.И., 1982, № 43.

95. Гореликов Н.И., Чайковский О.И. Методы и средства цифровых измерений мощности. Приборы и системы управления, 1973, В 3, с. 8-11.

96. Минц М.Я., Чинков В.Н., Фокин В.В., Анохин В.И; Цифровой измеритель симметричных составляющих 3-х фазной сети. Заявка на предполагаемое изобретение № 3468453. Решение о выдаче авторского свидетельства от 25.01.83 г.

97. Мирский Г;Я. Радиоэлектронные измерения. М.: Энергия, 1969.528 с.132,133;134135136137138139140141142143144145

98. Кушнир Ф.В., Савенко В.Г. Электрорадиоизмерения.- Л.: Энергия, 1975. 368 с.

99. Дворяшин Б.В., Кузнецов Л.И. Радиотехнические измерения. -М.: Сов.радио, 1978. 360 с.

100. Кушнир Ф.В. Радиотехнические измерения. М.: Связь, 1980.176 с.

101. Электрические измерения. Средства и методы измерений (общий курс) Под ред. Е.Г.Шрамкова,- М.: Высшая школа, 1972.-520с. Измеритель нелинейных искажений "С6-1". Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

102. Измеритель нелинейных искажений "С6-1А". Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

103. Измеритель нелинейных искажений "С6-5'Ч Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

104. Измеритель нелинейных искажений "С6-8". Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

105. Валитов Р.А. Радиотехнические измерения. М.: Сов.радио:, 1963. - 632 с.

106. Кушнир Ф.В., Савенко В.Г. Электрорадиоизмерения.- М.: Сов.радио, 1963. 308 с.

107. Богатырев Ю.А., Фокин В.В., Анохин В.И. Цифровые средства измерения нелинейных искажений. Труды ВНИИЭМ, т.66. М.:1981, с.125-136.

108. Белчков В.А. О бездетекторном методе измерения коэффициентов аплитудной модуляции. В сб. Укр.респ.научно-техн. конф. посвящ. 50-летию метролог, службы УССР, 1972".-Харьков,1972, с.168-169.

109. Модулометр "ИНАМ". Техническое описание и инструкция по эк->плуатации.

110. А.С. 353597 (СССР) Измеритель глубины модуляции. В.Н.Чинков,-197' . . .

111. В.И.Анохин, В.Г.Разладов, В.В.Фокин.- Опубл. в Б.Й., 1982, № 31.

112. Фокин В.В. Разработка принципов построения прецизионных средств измерения коэффициента амплитудной модуляции.- Труды ВНИИЭМ, т.66. М.: 1981, с. II4-I24.

113. Минц М.Я., Чинков В.Н., Богатырев Ю.А., Кальянов Г.К., Кравченко С.А., Фокин В.В., Анохин В.И. Универсальный цифровой прибор. Заявка на предполагаемое изобретение № 3264857. Решение о выдаче авторского свидетельства от 18.03.82 г.

114. Аналого-цифровой преобразователь "Ф7077/2" . Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

115. Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых ИС. М.: Радио и связь, 1981 - 224 с.

116. Микроэлектроника / В.М.Волков, A.A. Иванько, В.Ю. Лапий£ под ред. В.Ю.Лапия. Б-ка инженера. К.: Техн1ка, 1983.263 с.

117. ГОСТ 11.006-74. Правила проверки согласия опытного распределения с теоретическим. М.: Издательство стандартов, Пере-издат 1981. - 32с.

118. ПЛ.Г. Показатели качества электроэнергии

119. Нормированные значения ПКЭ в течение одного месяца не должны быть превышены с интегральной вероятностью Р ^ 0,95;

120. Для наглядности нормированные значения ПКЭ сведены в таблицу 1Ж